2电化学腐蚀原理热力学部分0506PPT课件
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第2章腐蚀电化学原理简介PPT课件
形成腐蚀电池并不是造成腐蚀的根本原因，只要材料与环境 介质接触，形成热力学不稳定的体系，就会在释放化学能的 推动下，使金属转变为离子溶解（即发生腐蚀）。
腐蚀反应中释放的化学能又是从何而来的？
形成腐蚀电池确实对腐蚀有加速作用。在腐蚀控制工作中仍 然要注意防止形成腐蚀电池，或减小腐蚀电池的推动力。
Zn+2H+→Zn2++H2↑
电流的流动
金属中：电子从阳极流向阴极。
形 溶液中：离子迁移。阳离子从阳极区向阴极区迁移，阴离子从
成
阴极区向阳极区迁移。
回 路
阳极：发生氧化反应
阴极：发生还原反应
中国民航大学 理学院 2010/8/14
5
A
k
e
-
+
化学 Zn
Cu
势能2H+
Zn2+
SO42-
电池工作的推动力是电池反应的化学势能，即反应物和反应 产物之间的化学势差。
化学势能与构成电池的两个电极的电位差成正比。
ΔrGm=-nFE
中国民航大学 理学院 2010/8/14
6
2.1 腐蚀电池
-+
Zn Cu e
Zn2+
2H+ SO42-
◦ 把Zn-Cu原电池短路，电池仍可以持续工作。
电池工作的结果仅造成Zn被溶解（腐蚀），不能输出有用的 电功
形成了腐蚀原电池（可简称腐蚀电池）。电化学腐蚀是以腐 蚀电池工作的方式完成的
中国民航大学 理学院 2010/8/14
10
2.1 腐蚀电池
2.1.2 腐蚀电池的类型
◦ 按组成腐蚀电池的阴极、阳极的大小：
宏观腐蚀电池：阳极区和阴极区尺寸较大，区分明显，多数 情况下肉眼可辨。
腐蚀反应中释放的化学能又是从何而来的？
形成腐蚀电池确实对腐蚀有加速作用。在腐蚀控制工作中仍 然要注意防止形成腐蚀电池，或减小腐蚀电池的推动力。
Zn+2H+→Zn2++H2↑
电流的流动
金属中：电子从阳极流向阴极。
形 溶液中：离子迁移。阳离子从阳极区向阴极区迁移，阴离子从
成
阴极区向阳极区迁移。
回 路
阳极：发生氧化反应
阴极：发生还原反应
中国民航大学 理学院 2010/8/14
5
A
k
e
-
+
化学 Zn
Cu
势能2H+
Zn2+
SO42-
电池工作的推动力是电池反应的化学势能，即反应物和反应 产物之间的化学势差。
化学势能与构成电池的两个电极的电位差成正比。
ΔrGm=-nFE
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6
2.1 腐蚀电池
-+
Zn Cu e
Zn2+
2H+ SO42-
◦ 把Zn-Cu原电池短路，电池仍可以持续工作。
电池工作的结果仅造成Zn被溶解（腐蚀），不能输出有用的 电功
形成了腐蚀原电池（可简称腐蚀电池）。电化学腐蚀是以腐 蚀电池工作的方式完成的
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10
2.1 腐蚀电池
2.1.2 腐蚀电池的类型
◦ 按组成腐蚀电池的阴极、阳极的大小：
宏观腐蚀电池：阳极区和阴极区尺寸较大，区分明显，多数 情况下肉眼可辨。
第2章 电化学腐蚀热力学
序言
研究腐蚀现象需要从两方面着手： 一方面是看腐蚀的自发倾向大小——热力学； 另一方面是看腐蚀进程的快慢——动力学。
2.1 腐蚀倾向的热力学判据
序言 注意事项： 腐蚀倾向不等于腐蚀速度。没有倾向，不 会有速度；小的倾向，不可能出现大的速 度；但大的倾向和大的速度没有必有必然 联系，它们或是、或不是和大的腐蚀速度 关联。这属于腐蚀动力学研究的内容。
第2章 电化学腐蚀热力学
2.1 腐蚀倾向的热力学判据
序言
金属材料腐蚀的根本原因：除个别金属（Au、 Pt等）外，绝大多数金属均处于热力学不稳定 状态，有自动发生腐蚀的倾向，即这些金属在 一定外界环境下会自发地由金属原子状态转变 为离子状态，生成相应的氧化物、硫化物或相 应的盐，从而发生腐蚀。
2.1 腐蚀倾向的热力学判据
(G )T , p (G )T , p (G )T , p
vi i 0 自发过程 i vi i 0 0 平衡状态 i vi i 0 非自发过程 i
2.1 腐蚀倾向的热力学判据
吉布斯自由能 i化学势变化热力学判据： i ci ) i RT ln i i RT ln(
2.2 腐蚀电池及其工作历程
二、金属腐蚀的电化学历程
腐蚀原电池特征：
短路的原电池
材料表面分为阳极和阴极，阴极和阳极具有不同电 位，位于不同位臵；
阳极和阴极之间要有两个电性连接：电子导体通道 和离子导体通道； 离子导体为腐蚀环境。
2.2 腐蚀电池及其工作历程
二、金属腐蚀的电化学历程
结论：Mg，Cu在潮湿的环境下有自发腐蚀的倾向，且 前者倾向大于后者，而Au在该类环境中则是惰性的。
《电化学腐蚀动力学》课件
ERA
电化学腐蚀的定义
总结词
电化学腐蚀是指金属与电解质溶液发生 电化学反应，导致金属逐渐被破坏的过 程。
VS
详细描述
电化学腐蚀是指金属与电解质溶液接触时 ，由于金属内部电子分布不均匀，形成电 位差，从而引发电化学反应。在反应过程 中，金属原子逐渐失去电子成为阳离子， 而电子则被电解质溶液中的阴离子所接受 ，形成电流。随着时间的推移，金属逐渐 被破坏，表现为金属表面的腐蚀现象。
电化学腐蚀动力学是研究电化学腐蚀过程中反应速率和反应机制的学科，对于预防和控制金属腐蚀具有 重要意义。
经过多年的研究和发展，电化学腐蚀动力学在理论和实践方面取得了一系列重要成果，包括电化学反应 动力学模型、腐蚀速率预测、腐蚀产物形成机制等方面。
电化学腐蚀研究的展望
未来电化学腐蚀动力学的研究将更加注重实际应 用和工业生产中的问题，如高强度钢、铝合金等 新型材料的腐蚀行为和防护技术。
环境因素的影响
氧气浓度
氧气是电化学腐蚀过程中重要的氧化剂，因此环境中的氧气浓度 对腐蚀速率有很大影响。
pH值
pH值影响溶液的电导率和腐蚀产物的溶解度，从而影响腐蚀速 率。一般来说，酸性环境更容易促进腐蚀。
温度和压力
温度和压力的变化会影响化学反应速率，从而影响电化学腐蚀速 率。
电化学腐蚀的防护措施
电化学腐蚀的机理
总结词
电化学腐蚀的机理主要包括阳极反应和阴极反应两个 过程，其中阳极反应是金属失去电子的过程，阴极反 应则是氧化剂得到电子的过程。
详细描述
电化学腐蚀的机理主要包括阳极反应和阴极反应两个 过程。阳极反应是金属失去电子的过程，通常表现为 金属原子失去电子成为阳离子，进入电解质溶液中。 这个过程释放出的电子则流向阴极反应区域。阴极反 应则是氧化剂得到电子的过程，通常表现为电解质溶 液中的氧化剂接受来自阳极反应的电子，发生还原反 应。阳极反应和阴极反应共同构成了电化学腐蚀的完 整过程。
电化学腐蚀的定义
总结词
电化学腐蚀是指金属与电解质溶液发生 电化学反应，导致金属逐渐被破坏的过 程。
VS
详细描述
电化学腐蚀是指金属与电解质溶液接触时 ，由于金属内部电子分布不均匀，形成电 位差，从而引发电化学反应。在反应过程 中，金属原子逐渐失去电子成为阳离子， 而电子则被电解质溶液中的阴离子所接受 ，形成电流。随着时间的推移，金属逐渐 被破坏，表现为金属表面的腐蚀现象。
电化学腐蚀动力学是研究电化学腐蚀过程中反应速率和反应机制的学科，对于预防和控制金属腐蚀具有 重要意义。
经过多年的研究和发展，电化学腐蚀动力学在理论和实践方面取得了一系列重要成果，包括电化学反应 动力学模型、腐蚀速率预测、腐蚀产物形成机制等方面。
电化学腐蚀研究的展望
未来电化学腐蚀动力学的研究将更加注重实际应 用和工业生产中的问题，如高强度钢、铝合金等 新型材料的腐蚀行为和防护技术。
环境因素的影响
氧气浓度
氧气是电化学腐蚀过程中重要的氧化剂，因此环境中的氧气浓度 对腐蚀速率有很大影响。
pH值
pH值影响溶液的电导率和腐蚀产物的溶解度，从而影响腐蚀速 率。一般来说，酸性环境更容易促进腐蚀。
温度和压力
温度和压力的变化会影响化学反应速率，从而影响电化学腐蚀速 率。
电化学腐蚀的防护措施
电化学腐蚀的机理
总结词
电化学腐蚀的机理主要包括阳极反应和阴极反应两个 过程，其中阳极反应是金属失去电子的过程，阴极反 应则是氧化剂得到电子的过程。
详细描述
电化学腐蚀的机理主要包括阳极反应和阴极反应两个 过程。阳极反应是金属失去电子的过程，通常表现为 金属原子失去电子成为阳离子，进入电解质溶液中。 这个过程释放出的电子则流向阴极反应区域。阴极反 应则是氧化剂得到电子的过程，通常表现为电解质溶 液中的氧化剂接受来自阳极反应的电子，发生还原反 应。阳极反应和阴极反应共同构成了电化学腐蚀的完 整过程。
电化学腐蚀的原理PPT课件
（2）水化的力量比较小
当金属与电解质溶液接触后，溶液中的一部分已水化了的金属离子将解脱水 化作用向金属表面沉积，使金属表面带正电。同时由于水化等作用，已沉积 到金属表面上的金属离子亦可重新返回到溶液中去。当上述两种过程达到动 态平衡时，结果就形成了金属表面带正电，紧靠金属表面的液层带负电的双 电层，见1-2（b）。
割的部分。
(1)阳极过程：金属溶解，以离子形式进入溶 液，并把等量电子留在金属上；
(2)电子转移过程：电子通过电路从阳极转移 到阴极；
(3)阴极过程：溶液中的氧化剂接受从阳极流 过来的电子后本身被还原。
由此可见，一个遭受腐蚀的金属的表面上至 少要同时进行两个电极反应，其中一个是金属阳 极溶解的氧化反应，另一个是氧化剂的还原反应 。
E(R/O)E0R nF TLn[[O R]]ba
特殊 E (R 条 /O ) E 件 0 0 .0： 5 L g [O 9 ]a n
注意事项
1、a 、b的值半反应式中相应的系数，一般来说，对 于稀溶液，可以直接用浓度代替活度进行计算
2、若组成氧化还原电极的某物质是固体或纯液体， 则不列入方程式，若为气体，则用分压表示，溶液 中的物质用相对浓度表示
0.7618v,带入能斯特方程得
(Zn2/Zn)(Zn2/Zn)0.05n917Vlg{{cc((氧 还化 原态 态))}}ba
0.7615V
0.05917V 2
lg
c(Zn) c
0.7615V 0.05917V lg 0.001 2
0.81V
例1.3讨论中性溶液中H+/H2的电极电势（298.15K, p(H2)=100.0kPa) pH=-lg[H+]
正电性的金属铂上能吸附氧分子或氢分子
当金属与电解质溶液接触后，溶液中的一部分已水化了的金属离子将解脱水 化作用向金属表面沉积，使金属表面带正电。同时由于水化等作用，已沉积 到金属表面上的金属离子亦可重新返回到溶液中去。当上述两种过程达到动 态平衡时，结果就形成了金属表面带正电，紧靠金属表面的液层带负电的双 电层，见1-2（b）。
割的部分。
(1)阳极过程：金属溶解，以离子形式进入溶 液，并把等量电子留在金属上；
(2)电子转移过程：电子通过电路从阳极转移 到阴极；
(3)阴极过程：溶液中的氧化剂接受从阳极流 过来的电子后本身被还原。
由此可见，一个遭受腐蚀的金属的表面上至 少要同时进行两个电极反应，其中一个是金属阳 极溶解的氧化反应，另一个是氧化剂的还原反应 。
E(R/O)E0R nF TLn[[O R]]ba
特殊 E (R 条 /O ) E 件 0 0 .0： 5 L g [O 9 ]a n
注意事项
1、a 、b的值半反应式中相应的系数，一般来说，对 于稀溶液，可以直接用浓度代替活度进行计算
2、若组成氧化还原电极的某物质是固体或纯液体， 则不列入方程式，若为气体，则用分压表示，溶液 中的物质用相对浓度表示
0.7618v,带入能斯特方程得
(Zn2/Zn)(Zn2/Zn)0.05n917Vlg{{cc((氧 还化 原态 态))}}ba
0.7615V
0.05917V 2
lg
c(Zn) c
0.7615V 0.05917V lg 0.001 2
0.81V
例1.3讨论中性溶液中H+/H2的电极电势（298.15K, p(H2)=100.0kPa) pH=-lg[H+]
正电性的金属铂上能吸附氧分子或氢分子
第2章―电化学腐蚀原理(三)概要PPT课件
2.9 耗氧腐蚀
2.9.1 发生耗氧腐蚀的必要条件与特征
特征： （1）电解质溶液中，只要有氧存在，无论在酸性、中性还是碱 性溶液中都有可能首先发生耗氧腐蚀。 （2）氧在稳态扩散时，耗氧腐蚀速度将受氧浓差极化的控制。 （3）氧的双重作用主要表现在，对于易钝化金属，可能起着腐 蚀剂作用，也可能起着阻滞剂的作用。
EC
EOe
blg1iiLC
（4）在耗氧与析氢共存时，SQG段：
iC iO2 iH2
不同金属上氧的离子化过电位
金属
Pt Au Ag Cu Fe Ni 石墨 不锈钢 Cr
电流密度ic/(mA·cm-2)
0.5
1
0.65
0.70
0.77
0.85
0.87
0.97
0.99
1.05
1.00
1.07
1.04
1.09
～2.94
2.9.4 耗氧腐蚀的影响因素： （1）溶解氧浓度的影响 （2）溶液流速的影响
氧浓度影响，电位升高
附面层厚度降低，极限 扩散电流密度增大
2.9.4 耗氧腐蚀的影响因素：
（3）盐浓度的影响 （4）温度的影响
2.9.5 耗氧腐蚀与析氢腐蚀的比较
比较项目
析氢腐蚀
耗氧腐蚀
去极化剂的性质
氢离子，可以对流、扩散和电迁移 三种方式传质，扩散系数很大
速度等于还原反应的总速度，阳极电流等于阴极电流。
金属M在溶液中的腐蚀，阳极存在如下氧化还原过程：
Fe → Fe2+ + 2e
阳极净电流： iAi1i1
含有去极化剂O的阴极发生如下氧化还原过程：
H2 → 2H+ + 2e
阴极净电流 ：iCi2i2
电化学腐蚀课件(公开课课件)
阳极保护技术原理与实践
阳极保护原理
将被保护金属与外加电源正极相连，使其成为阳极并发生钝化 现象，从而阻止金属进一步腐蚀。
阳极保护实践
阳极保护技术适用于易钝化金属（如不锈钢、钛等）的防腐。 实施阳极保护时，需控制阳极电位在钝化区间内，避免金属发 生过钝化或活化现象。
涂层防护技术原理与实践
涂层防护原理
高温腐蚀的机理
金属在高温环境中的腐蚀主要是由于金属与高温气体中的氧化性物 质发生化学反应，导致金属表面氧化、硫化等。
影响高温腐蚀的因素
温度、气氛成分（如氧含量、硫含量等）、压力以及金属材料的种 类和表面状态等。
高温腐蚀的防护措施
采用耐高温腐蚀的合金材料、表面涂层保护、控制气氛成分等方法， 以及降低温度、减少氧化性物质含量等措施。
腐蚀电池工作原理
腐蚀电池的形成
当金属与电解质溶液接触时，由于金属表面存在电化学不均匀性，会形成许多 微小的原电池，即腐蚀电池。
腐蚀电池的工作过程
在腐蚀电池中，阳极发生氧化反应，金属溶解进入溶液；阴极发生还原反应， 氧化剂接受电子。电子通过金属从阳极流向阴极，形成电流，从而加速了金属 的腐蚀过程。
影响电化学腐蚀因素
盐类等发生化学反应，导致金属表面氧化、生锈等。
影响土壤腐蚀的因素
02
土壤的理化性质（如含水量、透气性、酸碱度等）、微生物活
动以及金属材料的种类和表面状态等。
土壤腐蚀的防护措施
03
采用耐土壤腐蚀的合金材料、阴极保护、涂覆防腐涂料等方法，
以及改善土壤环境（如降低含水量、提高酸碱度）等。
高温环境中金属腐蚀
土壤中的水分、盐分等导致管道腐蚀。
02
阴极保护系统设计
通过埋设牺牲阳极或外加电流阴极保护系统，为管道提供保护电流。
电化学腐蚀热力学
标准电极电位Eϴ : 在标准状态下,(反应物活度am＝1），将各电极与标准氢
电极组成电池，所测得相对平衡电位。 标准氢电极电位定义为0。
3．非平衡电极电位
非平衡电极电位— 电极反应达到电荷交换平衡可逆，物质交 换不平衡可逆：
阳极反应 Fe Fe 2+ + 2 e ( ia)
阴极反应 2H+ + 2e H2 ( ic)
质中易腐蚀；
+1.229 < Eϴ M ，贵金属，热力学完全稳定；（但有络合剂氧化物也会腐蚀）
根据 pH=7时，: E H/H+ = －0.414 V， E O2/ OH = +0.815 V pH=0时，: E H/H+ = 0.00 V， E O2/ OH = +1.229 V
分组判断金属材料的腐蚀热力学稳定性
iI > 0
腐蚀不可能发生。
例1：Zn在酸性溶液中： Zn + 2H+ ＝ Zn2+ + H2
0 0 -35184 0 G = iI = －35184 Cal
例2： Ni在酸性溶液中 Ni + 2H+ Ni2+ + H2
0 0 －11530 0 G = －11530 Cal
例3：Au在酸性溶液中： Au + 3H+ Au3+ + 3/2H2
金属在电解质溶液中的腐蚀是电化学过程，这是绝大多数金 属腐蚀过程的本质。
如Fe在HCl中，可观察到铁的腐蚀溶解，并析出氢气：
阳极反应：Fe Fe2+ +2e 阴极反应：2H+ +2e H2
金属腐蚀破坏的短路原电池
电极组成电池，所测得相对平衡电位。 标准氢电极电位定义为0。
3．非平衡电极电位
非平衡电极电位— 电极反应达到电荷交换平衡可逆，物质交 换不平衡可逆：
阳极反应 Fe Fe 2+ + 2 e ( ia)
阴极反应 2H+ + 2e H2 ( ic)
质中易腐蚀；
+1.229 < Eϴ M ，贵金属，热力学完全稳定；（但有络合剂氧化物也会腐蚀）
根据 pH=7时，: E H/H+ = －0.414 V， E O2/ OH = +0.815 V pH=0时，: E H/H+ = 0.00 V， E O2/ OH = +1.229 V
分组判断金属材料的腐蚀热力学稳定性
iI > 0
腐蚀不可能发生。
例1：Zn在酸性溶液中： Zn + 2H+ ＝ Zn2+ + H2
0 0 -35184 0 G = iI = －35184 Cal
例2： Ni在酸性溶液中 Ni + 2H+ Ni2+ + H2
0 0 －11530 0 G = －11530 Cal
例3：Au在酸性溶液中： Au + 3H+ Au3+ + 3/2H2
金属在电解质溶液中的腐蚀是电化学过程，这是绝大多数金 属腐蚀过程的本质。
如Fe在HCl中，可观察到铁的腐蚀溶解，并析出氢气：
阳极反应：Fe Fe2+ +2e 阴极反应：2H+ +2e H2
金属腐蚀破坏的短路原电池
DC_第二章_电化学腐蚀的理论基础ppt课件
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5. Standard Electrochemical Series and Galvanic Series — 标准电位序和腐蚀电位序
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16
Section 2
Thermodynamic Conditions of Metal Electrochemical Corrosion
❖ 1.Electrochemical Corrosion—是指金属与介质发 生电化学反应而引起的变质和损坏的现象。
❖ 2.Difference between Electrochemical Corrosion and
Chemical Corrosion
▪ 2.1电化学腐蚀介质为能电离、可导电的电解质，且大多 为水溶液。
Standard Hydrogen Electrode 标准氢电极
4.1.3 Measurement of Potential — 电极电位的测量
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12
4. Specification Of Electric Potential—电极电位的确定
4.2 Calculation — 计算法
Z n H 2 S4O Zn 4 S H 2O
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4
1. The Phenomenon of Electrochemical Corrosion — 金属的电化学腐蚀现象
为什么铜能够加速锌与稀 硫酸的作用呢？
铜之所以会加速锌片在稀 硫酸中的溶解速度，是因 为铜和锌以及稀硫酸组成 了一个原电池，而且铜的 析氢电位较低。
3.1.1 Single Electrode — 单电极 在金属-溶液的界面上只发生单一 的电极反应的电极。
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1800年，Volta发现用一对锌盘和银盘固定在含有盐水的硬纸板上， 当用双手接触锌盘和银盘时，感觉有微电流通过。
1836年，英国化学家Daniel 发明以其名字命名的丹聂尔电池
腐蚀原电池
腐蚀原电池工作的三个必须的环节: (1)阳极过程 (2)阴极过程 (3) 电流的流动(其中电子和离子的运动构成了电回路)
标准氢电极（SHE）
(E=0.00V)
(Pt (镀铂黑)H2(1atm)，H+(aH+=1)) 标准氢电极的电极反应为
(Pt) H2 = 2H+ + 2e 规定标准氢电极的电位为零。以标准氢 电极为参考电极测出的电位值称为氢标电 位，记为E(vs SHE) 。
SHE是最基准的参考电极，但使用不方 便，实验室中常用的参考电极有：饱和甘 汞电位(记为SCE) ，银-氯化银电极等。
金属在25℃时的标准电极电位 e （V，SHE）
第
电极反应
e，伏
电极反应
e，伏
ZnZn2 2e 2H 2e H2
参比电极
参比电极应该满足以下几个条件： • 电极反应是可逆的； • 电位稳定而不随时间变化； • 交换电流密度大，不极化或难极化； • 参比电极内部溶液与腐蚀介质互不渗污，溶液界面电位小； • 温度系数小。
常见的参比电极有： 标准氢电极； 饱和甘汞电极； 氯化银电极； 铜/硫酸铜电极。
电极的概念——电子导体（金属等）与离子导体（电 解质）相互接触，并有电子在两相之间迁移而发生氧 化还原反应的体系。
电极一般分为单电极和多重电极
单电极是指电极的相界面上发生唯一的电极反应 多重电极则可能发生多个电极反应
单电极
（1）金属电极
金属在含有自己离子的溶液中构成的电极
（2）气体电极
某些贵金属在不含有自己离子的溶液中，它们既不能以离子 形式进入到溶液中去，溶液中也没有能沉积到电极上的物质， 只有溶于溶液中的一些气体吸附到电极上，并使气体离子化， 电极上只有电子交换，没有离子交换，这类电极叫气体电极。 常用的气体电极包括，氢电极、氧电极和氯电极等
电极电位
由于绝对电极电位无法测得，只有通过测量电池电动势的 方法测出“相对电极电位”。
通常选择合适的参比电极与被测电极组成原电池，测量其 电动势，习惯称之为被测电极的电极电位。
当参与电极反应物质的活度（溶液）或逸度（气体）为1时， 此时的电极电位被称之为标准电极电位。
标准电极电位只是温度和压力的函数。通常我们将 298.15K 和1.01*105 Pa (1atm) 作为标准状态。一般的标准电极电位都是 指这样的温度和压力下的数值。
H2 2H2e
O 22H 2O 4e 4OH
（3）氧化还原电极/惰性金属电极
金属/溶液街面上只有电子可以交换，只有电子可迁越相界面 的一种金属电极。
例如:将Pt置于FeCl3溶液中,将存在下列反应平衡,并有一定的 电位,被称为氧化还原电位。
F3e e F2e
多重电极
在一个电极上同时发生两个或两个以上的电极反应，多重电极是 一种非平衡电极。 例如：将Zn片插入盐酸溶液中，在锌片电极上可发生两个电极 反应，该过程为双重电极
E0= - 0.44 V E0= 1原电池类型
根据构成腐蚀电池的电极尺寸大小，可以把腐蚀电池分 为两类：
1. 宏观腐蚀电池——电极尺寸相对较大（肉眼可 以分辨阴极和阳极）
2. 微观腐蚀电池——电极尺寸微小
宏观腐蚀电池
铜铆钉 铝板
1. 异种金属相接触
如 电偶腐蚀
2. 浓差电池 (1)金属离子浓度不同， 浓度低电位低，容易腐蚀 (2)氧浓度不同 氧浓度低电位低，更容易腐蚀
饱和KCl甘汞参比电极 (E=0.24V)
铜/硫酸铜参比电极 (E=0.318V)
Hg/Hg2Cl2,KCl(1mol/L)
Cu/CuSO4(饱和)
电极电位
电极反应导致在金属和溶液的界面上形成双电层，双电层两侧的电 位差，即金属与溶液间产生的电位差构成了所谓电极电位，也称绝 对电极电位。
也可以简单地说，绝对电极电位是电子导体和离子导体接触时的界 面电位差
作业：
电化学腐蚀与化学腐蚀的区别(P17,表2-1):
最主要的区别在于电子传递方式 化学腐蚀——电子传递在金属与氧化剂之间进行，没有电 流产生 电化学腐蚀——电子传递在金属与溶液之间进行，对外显 示电流
电化学腐蚀是金属材料腐蚀现象中最为常见的一种形式
电化学腐蚀基本概念: 金属材料与电解质溶液相互接触时，在固液相界面上发 生有电子参加的氧化还原反应，使界面处的金属变成金 属离子、络合离子或氢氧化物和氧化物等，从而破坏了 金属的性能。
腐蚀原电池过程
阳极过程：金属溶解以离 子形式溶液，同时把等量 电子留在金属中。 阴极过程：阳极迁移过来 的电子与溶液中可以接受 电子的物质D反应。
电极反应的重要特点： 1. 电极反应是伴随着两类不同导体相之间的电荷转移过程发生的，也就是说
电极反应进行时，电极材料必须释放或接纳电子。 2. 电极反应必须发生在电极材料表面上，因此具有表面反应特点
需要注意以下两点概念： 1 电化学腐蚀是腐蚀电池电极反应的结果 2 电化学腐蚀的本质是形成了腐蚀电池
2.1 电池过程
原电池举例: 锌锰干电池
原电池是将化学能转换成电能的装置 原电池的电化学过程是由阳极的氧化过程，阴极的还原过程以及电 子和离子的输运过程组成。其中电子和离子的运动构成了电回路。
原电池的来源：
粘
沙
土
土
3. 温差电池
如金属所处环境温度不同，高温 电位低，更容易腐蚀
微观腐蚀电池 （1）材料本身的不均匀性
化学成分不均匀
组织结构不均匀
微观腐蚀电池 金属表面的物理状态不均匀
金属表面膜的不完整
（2）液相不均匀性
离子浓度（质子或氧离子浓度）
（3）系统外界条件不均匀性
温差、光照等分布不均匀
2.2 电极与电极电位 电极
腐蚀原电池产生的电流是由于它的两个电极在电解质 中的电位不同产生的电位差引起的，该电位差是电池 反应的推动力
构成腐蚀原电池的基本要素（*） • 阳极 • 阴极 • 电解质溶液（*） • 电池反应的推动力-电池两个电极的电位差
腐蚀微电池—盐水滴实验(***)
FeFe2 2e O2 2H2O4e4OH
1836年，英国化学家Daniel 发明以其名字命名的丹聂尔电池
腐蚀原电池
腐蚀原电池工作的三个必须的环节: (1)阳极过程 (2)阴极过程 (3) 电流的流动(其中电子和离子的运动构成了电回路)
标准氢电极（SHE）
(E=0.00V)
(Pt (镀铂黑)H2(1atm)，H+(aH+=1)) 标准氢电极的电极反应为
(Pt) H2 = 2H+ + 2e 规定标准氢电极的电位为零。以标准氢 电极为参考电极测出的电位值称为氢标电 位，记为E(vs SHE) 。
SHE是最基准的参考电极，但使用不方 便，实验室中常用的参考电极有：饱和甘 汞电位(记为SCE) ，银-氯化银电极等。
金属在25℃时的标准电极电位 e （V，SHE）
第
电极反应
e，伏
电极反应
e，伏
ZnZn2 2e 2H 2e H2
参比电极
参比电极应该满足以下几个条件： • 电极反应是可逆的； • 电位稳定而不随时间变化； • 交换电流密度大，不极化或难极化； • 参比电极内部溶液与腐蚀介质互不渗污，溶液界面电位小； • 温度系数小。
常见的参比电极有： 标准氢电极； 饱和甘汞电极； 氯化银电极； 铜/硫酸铜电极。
电极的概念——电子导体（金属等）与离子导体（电 解质）相互接触，并有电子在两相之间迁移而发生氧 化还原反应的体系。
电极一般分为单电极和多重电极
单电极是指电极的相界面上发生唯一的电极反应 多重电极则可能发生多个电极反应
单电极
（1）金属电极
金属在含有自己离子的溶液中构成的电极
（2）气体电极
某些贵金属在不含有自己离子的溶液中，它们既不能以离子 形式进入到溶液中去，溶液中也没有能沉积到电极上的物质， 只有溶于溶液中的一些气体吸附到电极上，并使气体离子化， 电极上只有电子交换，没有离子交换，这类电极叫气体电极。 常用的气体电极包括，氢电极、氧电极和氯电极等
电极电位
由于绝对电极电位无法测得，只有通过测量电池电动势的 方法测出“相对电极电位”。
通常选择合适的参比电极与被测电极组成原电池，测量其 电动势，习惯称之为被测电极的电极电位。
当参与电极反应物质的活度（溶液）或逸度（气体）为1时， 此时的电极电位被称之为标准电极电位。
标准电极电位只是温度和压力的函数。通常我们将 298.15K 和1.01*105 Pa (1atm) 作为标准状态。一般的标准电极电位都是 指这样的温度和压力下的数值。
H2 2H2e
O 22H 2O 4e 4OH
（3）氧化还原电极/惰性金属电极
金属/溶液街面上只有电子可以交换，只有电子可迁越相界面 的一种金属电极。
例如:将Pt置于FeCl3溶液中,将存在下列反应平衡,并有一定的 电位,被称为氧化还原电位。
F3e e F2e
多重电极
在一个电极上同时发生两个或两个以上的电极反应，多重电极是 一种非平衡电极。 例如：将Zn片插入盐酸溶液中，在锌片电极上可发生两个电极 反应，该过程为双重电极
E0= - 0.44 V E0= 1原电池类型
根据构成腐蚀电池的电极尺寸大小，可以把腐蚀电池分 为两类：
1. 宏观腐蚀电池——电极尺寸相对较大（肉眼可 以分辨阴极和阳极）
2. 微观腐蚀电池——电极尺寸微小
宏观腐蚀电池
铜铆钉 铝板
1. 异种金属相接触
如 电偶腐蚀
2. 浓差电池 (1)金属离子浓度不同， 浓度低电位低，容易腐蚀 (2)氧浓度不同 氧浓度低电位低，更容易腐蚀
饱和KCl甘汞参比电极 (E=0.24V)
铜/硫酸铜参比电极 (E=0.318V)
Hg/Hg2Cl2,KCl(1mol/L)
Cu/CuSO4(饱和)
电极电位
电极反应导致在金属和溶液的界面上形成双电层，双电层两侧的电 位差，即金属与溶液间产生的电位差构成了所谓电极电位，也称绝 对电极电位。
也可以简单地说，绝对电极电位是电子导体和离子导体接触时的界 面电位差
作业：
电化学腐蚀与化学腐蚀的区别(P17,表2-1):
最主要的区别在于电子传递方式 化学腐蚀——电子传递在金属与氧化剂之间进行，没有电 流产生 电化学腐蚀——电子传递在金属与溶液之间进行，对外显 示电流
电化学腐蚀是金属材料腐蚀现象中最为常见的一种形式
电化学腐蚀基本概念: 金属材料与电解质溶液相互接触时，在固液相界面上发 生有电子参加的氧化还原反应，使界面处的金属变成金 属离子、络合离子或氢氧化物和氧化物等，从而破坏了 金属的性能。
腐蚀原电池过程
阳极过程：金属溶解以离 子形式溶液，同时把等量 电子留在金属中。 阴极过程：阳极迁移过来 的电子与溶液中可以接受 电子的物质D反应。
电极反应的重要特点： 1. 电极反应是伴随着两类不同导体相之间的电荷转移过程发生的，也就是说
电极反应进行时，电极材料必须释放或接纳电子。 2. 电极反应必须发生在电极材料表面上，因此具有表面反应特点
需要注意以下两点概念： 1 电化学腐蚀是腐蚀电池电极反应的结果 2 电化学腐蚀的本质是形成了腐蚀电池
2.1 电池过程
原电池举例: 锌锰干电池
原电池是将化学能转换成电能的装置 原电池的电化学过程是由阳极的氧化过程，阴极的还原过程以及电 子和离子的输运过程组成。其中电子和离子的运动构成了电回路。
原电池的来源：
粘
沙
土
土
3. 温差电池
如金属所处环境温度不同，高温 电位低，更容易腐蚀
微观腐蚀电池 （1）材料本身的不均匀性
化学成分不均匀
组织结构不均匀
微观腐蚀电池 金属表面的物理状态不均匀
金属表面膜的不完整
（2）液相不均匀性
离子浓度（质子或氧离子浓度）
（3）系统外界条件不均匀性
温差、光照等分布不均匀
2.2 电极与电极电位 电极
腐蚀原电池产生的电流是由于它的两个电极在电解质 中的电位不同产生的电位差引起的，该电位差是电池 反应的推动力
构成腐蚀原电池的基本要素（*） • 阳极 • 阴极 • 电解质溶液（*） • 电池反应的推动力-电池两个电极的电位差
腐蚀微电池—盐水滴实验(***)
FeFe2 2e O2 2H2O4e4OH